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频谱分析仪的基本使用方法

  一般情况下,可以用示波器判断13MHz电路信号的存在与否,以及信号的幅度是否正常,然而,却无法利用示波器确定13MHz电路信号的频率是否正常,用频率计可以确定13MHz电路信号的有无,以及信号的频率是否准确,但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而,使用频谱分析仪可迎刃而解,因为频谱分析仪既可检查信号的有无,又可判断信号的频率是否准确,还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号,特别是VCO信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。

  另外,数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的,所以在待机状态下,频率计很难测到射频电路中的信号,对于这一点,应用频谱分析仪不难做到。

  在使用频谱分析仪之前,有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念,下面作一简要介绍。

  1.分贝(dB)
  分贝是增益的一种电量单位,常用来表示放大器的放大能力、衰减量等,表示的是一个相对量,分贝对功率、电压、电流的定义如下:

  分贝数:101g(dB)
  分贝数=201g(dB)
  分贝数=201g(dB)

  例如:A功率比B功率大一倍,那么,101gA/B=10182’3dB,也就是说,A功率比B功率大3dB,

  2.分贝毫瓦(dBm)
  分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位,计算公式为:
  分贝毫瓦=101g(dBm)

  例如,如果发射功率为lmw,则按dBm进行折算后应为:101glmw/1mw=0dBm。如果发射功率为40mw,则10g40w/1mw--46dBm。

  频谱分析仪介绍

   生产频谱分析仪的厂家不多。我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来,为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。相比之下,惠普的频谱分析仪性能最好,但其价格也相当可观,早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜,国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多,其价格却便宜得多。

  下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。

  1.性能特点

  AT5010最低能测到2.24uv,即是-100dBm。一般示波器在lmv,频率计要在20mv以上,跟频谱仪比相差10000倍。如用频率计测频率时,有的频率点测量很难,有的频率点测最不准,频率数字显示不稳定,甚至测不出来。这主要足频率计灵敏度问题,即信号低于20mv频率计就无能为力了,如用示波器测量时,信号5%失真示波器看不出来,在频谱仪上万分之一的失真都能看出来。

  但需注意的是,频谱仪测量的是高频信号,其高灵敏度也就决定了,要注意被测信号的幅度范围,以免损坏高频头,在2.24uv-1V之间,超过其范围应另加相应的衰减器。

  AT5010频谱分析仪频率范围在0.15~1000MHz(1G),其系列还有3G、8G、12G等产品。

  AT5010频谱分析仪可同时测量多种(理论上是无数个)频率及幅度,Y轴表示幅度,X轴表示频率,因此能直观的对信号的组成进行频率幅度和信号比较,这种多对比件的测量,示波器和频率计是无法完成的。

  2.性能指标
  (1)频率
  频率范围:0.15—1050MHz
  中心频率显示精度:士lOOkHz
  频率显示分辨率:lOOkHz
  扫频宽度:100kHz/格—100MHz/格
  中频带宽(一3dB):400kHz和20kHz
  扫描速度:43Hz

  (2)幅度
  幅度范围:一100~+13dBm
  屏幕显示范围:80dBm(10dB/格)
  参考电平:一27-13dBm(每级10dB)
  参考电平精度:±2dD
  平均噪声电平:一99dBm

  (3)输入
  输入阻抗:50n
  插座:BNC
  衰减器:0~40dB
  输入衰减精度:±1dDm
  最大输入电平:+10dBm、+25V(DC)

  频谱分析仪的使用
  1.指导
  (1)AT5010频谱分析仪测量幅度为:-100dBm--+13dBm,即:信号强度达到最高的一条水平刻度线时,此信号的幅度为-27dBm,每下一大格减10dBm。如果频谱分析仪上的40dB衰减器全按下时,此时最高水平刻度线幅度为+13dBm(-27dBm+40dBm)。

  (2)手机有些信号测试点可以直接用高频电缆连接频谱仪进行测量。但有部分测试点因为存在阻抗匹配的问题,不能直接测量,可选用安泰AZ530-H高阻抗探头,探头输入电容为2pF,阻抗极高,可以直接定量测量手机上任何射频信号不会对被测电路有任何影响。AZ530-H高阻抗探头本身有20dB(典型值)的衰减,因此用其作定量测量时,要在其直接读数上加20dB。

  2.操作
  用频谱分析仪测量手机的射频信号比较方便,例如,测量爱立信T18第二中频信号(6MHz)时,可按以下方法进行。
  (1)打开频谱分析仪,调节亮度和聚焦旋钮,使屏幕上显示的光迹清晰。
  (2)调节扫频宽度选择按键(SCANWIDTH)按键,使1MHz指示灯亮,表示每格所占频率为1MHz。
  (3)调节中心频率粗/细调调节旋钮,使频标位于屏幕中心位置,所指频率为6MHz。
  (4)将频谱仪探头外壳与T18电路主板接地点相连,探针插到第二中频滤波器的输出端,在电流表指针摆动时观察频谱仪屏幕上是否有脉冲式图像,正常情况下,当电流表指针摆动时,有脉冲图像出现在6MHz频标位置。

  再如,用频谱分析仪测量诺基3310功放输出信号的频谱,可按以下步骤进行测量。

  (1)打开频谱分析仪,调节亮度和聚焦旋钮,使屏幕上显示清晰的图像。

  (2)调节中心频率粗/细调调节旋钮,使频标位于屏幕中心位置,显示屏显示频率值为900MHz。

  (3)调节扫频宽度选择按键(SCANWIDTH)按键,使10MHz指示灯亮,表示每格所占频率为10MHz。

  (4)将频谱仪外壳与3310主板接地点相连,控针插到功放块的输出端,并拨打“112”,观察电流表摆动的同时观看频谱仪屏幕上有无脉冲图像,正常情况下,在900MHz频标附近会出现脉冲图像,但幅度会超出屏幕范围,可以按衰减按键,使图像最高点在屏幕范围内。

  (5)标记按钮(ONOFF):当标记按钮置于OFF(断)位置时,中心频率(CF)指示器发亮,此时显示器读出的是中心频率,当此开关在ON(通)位置时,标记(MK)指示器发亮,此时显示器读出的是标记的频率,该标记在屏幕上是一个尖峰。

  (6)标记旋钮(MARKER):用于调节标记频率。

  (7)LED指标灯:闪亮时表示幅度值不正确。这是由于扫频宽度和中频滤波器设置不当而造成幅度降低所致。这种情况可能出现在扫频范围过大时(相对于中频带宽(20kHz),或视频滤波器带宽(4kHz)),若要正确测量,可以不用视频滤波器或者减小扫频宽度。

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